Оценка эффективности органоминеральных воздухововлекающих добавок на основе различных зол

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО «Братский государственный университет»

Оценка эффективности органоминеральных воздухововлекающих добавок на основе различных ЗОЛ

Белых С.А.

В настоящее время в мире накопилось и продолжает накапливаться огромное количество отходов жизнедеятельности человека. Эти отходы, а их насчитывается миллиарды тонн, отравляют воздух, землю и воды. Постепенно к людям приходит понимание того, что необходимо принимать активные меры по утилизации этих отходов. В развитых странах стремятся решать экологические проблемы в комплексе, как путем усовершенствования производственных технологий, сбора и переработки вторичных ресурсов, так и путем разработки новых технологий утилизации отходов.

Несбалансированность структуры промышленности Иркутской области с доминированием предприятий цветной металлургии, химических, нефте- и лесохимических производств привела к тому, что способность к самоочищению природной среды практически исчерпана. Утилизация техногенных отходов - важная часть проблемы создания безотходных и малоотходных технологий. Использование отходов промышленности на предприятиях стройиндустрии позволит частично или полностью их утилизировать, и тем самым снизить загрязнение почвы, водного и воздушного бассейна. органоминеральный цементный сульфатный мыло

Город Братск является зоной с напряженной экологической ситуацией.

На территории г. Братска и региона образуется огромное количество органических и минеральных отходов целлюлозной, рудодобывающей, энергетической, металлургической промышленности.

Среди техногенных отходов особое место занимают золы ТЭС и ТЭЦ. В последние годы зольные отходы в нашей стране пополнились новым видом - золами от сжигания осадков очистных сооружений промстоков, канализации населенных пунктов, темпы и количество образования которых постоянно возрастают.

Коллективом с участием авторов получены органоминеральные добавки в цементные материалы воздухововлекающего действия в виде готовых сухих продуктов на основе указанных далее отходов промышленности:

сырое сульфатное мыло - попутный продукт сульфатной варки древесины при производстве целлюлозы (ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат»);

золы-унос - отход энергетических предприятий (Иркутской ТЭЦ-7 г. Братска);

золы от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков (отход ОАО «ПО Усть-Илимский ЛПК»).

Разработанные воздухововлекающие добавки обладают пониженной чувствительностью к дозированию в цементные материалы.

Целью настоящего исследования является оценка эффективности органоминеральных добавок воздухововлекающего действия на основе используемых зол.

В работе использовали золу I поля Иркутской ТЭЦ-7 г. Братска. Первичное сырье, при обработке которого образовался отход - бурый уголь. Зола-унос представляет собой дисперсный материал, в котором размер частиц, в основном, менее 0,16 мм. Ежегодное образование золы-уноса на Иркутской ТЭЦ-7 от сжигания углей Ирша-Бородинского месторождения колеблется от 21 до 24 тыс. т. По модулю основности (0,4) зола-унос является кислым сырьем. Зола от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков на ОАО «ПО Усть-Илимский ЛПК» образуется путем сжигания в печах с кипящим слоем песка. Ежегодное образование данной золы колеблется от 8 до 10 тыс. т.

Химический состав золы I поля ТЭЦ-7 г. Братска и золы от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков представлен в табл. 1.

Таблица 1 Химический состав золы

Физические свойства используемых зол представлены в табл. 2.

Таблица 2 Физические свойства золы

Исследуемые золы соответствуют первому классу радиационной безопасности согласно ГОСТ 30108-94*, т.е. могут быть использованы в строительстве без ограничений.

Таблица 3 Соотношение компонентов добавок

Приготовление органоминеральных добавок для цементных материалов осуществляли путем смешения органического поверхностно-активного вещества воздухововлекающего действия сырого сульфатного мыла (ССМ) в виде водосодержащей пасты с влажностью 40-70% и минерального тонкодисперсного материала (ТДМ), формования гранул из полученной смеси через фильеры и сушку при 60-70оС в течение 2-3 часов. При прохождении через насадку под действием силы тяжести полученная смесь распадается на цилиндрические гранулы длиной 4-5 см.

Соотношение компонентов ССМсух:ТДМ, установленные экспериментально, представлены в таблице 3.

Полученные органоминеральные добавки могут быть использованы как при изготовлении бетонных или растворных смесей, так и в составах сухих строительных смесей.

Для определения способа введения полученных добавок в цементные материалы оценивали действие воды на гранулы. Гранулы добавки на основе золы I поля ТЭЦ-7 г. Братска в воде без дополнительного помола не распадаются, гранулы добавки на основе золы от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков обладают удовлетворительной растворимостью и практически полностью распадаются в воде по истечении 30 мин, образуя взвесь веществ в растворе. Тем не менее, для достижения наилучших результатов полученные добавки рекомендуется вводить с водой затворения после предварительного измельчения.

Усилие разрушения гранул добавок: на основе золы I поля ТЭЦ-7 г. Братска - 24,5 кН, на основе золы от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков - 25 кН.

Воздухововлекающую способность полученных добавок оценивали по величине поверхностного натяжения водных растворов исходной добавки и водных вытяжек из гранулированных комплексных добавок, для того чтобы установить сохраняются ли поверхностно-активные свойства воздухововлекающей добавки ССМ после грануляции. Величину измеряли на катетометре КМ - 8 по высоте поднятия жидкости в капиллярах.

Значения коэффициента поверхностного натяжения растворов полученных добавок на основе ССМ приведены в табл. 4.

Таблица 4 Величина коэффициента поверхностного натяжения водных вытяжек растворов добавок

Определение активности цемента с органоминеральными добавками производили на составе цемент : песок = 1 : 3 по массе, цемент Ангарский М400 Д20 (2 партии); количество вводимых добавок составляло 0,1% от массы цемента в пересчёте на сухое вещество ССМ; объём дополнительно вовлечённого добавкой воздуха определяли, сравнивая плотности растворных смесей с добавкой и без неё. Строго контролировали время перемешивания смеси. Результаты эксперимента приведены в таблице 5.

Таблица 5 Активность цемента с органоминеральными добавками

На основе проведенных исследований установили, что:

исследуемые золы пригодны для приготовления воздухововлекающих органоминеральных добавок;

интересна установленная способность самой золы от сжигания обезвоженных осадков очистных сооружений промстоков снижать поверхностное натяжение водных растворов, что предполагает дальнейшее исследование ее в качестве активной минеральной добавки в тяжелые и легкие бетоны и строительные растворы, способствующей вовлечению воздуха в цементные системы без поверхностно-активного вещества, экономии цемента, улучшению технологических свойств бетонной и растворной смеси и показателей качества бетонов и растворов.

Полученные воздухововлекающие органоминеральные добавки отличаются пониженной чувствительностью к дозированию, пригодны для перевозки на дальние расстояния, хранятся при низких отрицательных температурах и могут быть использованы как на заводах ЖБИ при производстве тяжелых бетонов и растворов, так и при изготовлении готовых к употреблению сухих строительных смесей различного назначения. Данные добавки существенно улучшают водонепроницаемость, морозостойкость, коррозионную стойкость цементных бетонов, снижают расслаиваемость, увеличивают формуемость бетонных и растворных смесей.

Размещено на Allbest.ru